Метрологические исследования точных приборов, измеряющих взаимное положение 2-х электрических напряжений в широком диапазоне частот, страница 5

F  - частота сигнала, Гц

Прибор обеспечивает свои технические характеристики в пределах норм по истечении времени установления рабочего режима, равного 30 мин.

3. ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ РАЗНОСТИ ФАЗ И МЕТОДЫ ИХ АТТЕСТАЦИИП

Погрешность от искажений формы выходных сигналов измерителей фазы. Эта погрешность обусловлена приращением УФС, вызванным отклонением формы сигналов, подаваемых на фазометр, от синусоидальной за счет колебаний значения коэффициента гармоник в каналах ИФ из-за шумов и наводок сигналов из одного канала ИФ в другой. Погрешность сильнее сказывается к ИФ с фазоизмерителями, УФС воспроизводится круговыми фазовращателями, кторые меняют форму сигнала при изменении УФС от О до 360°. Погрешность от наличия гармоник в сигналах ИФ сказывается на двух фазометрах: поверяемом и образцовом, с фазоизмерителями может вносить собственные погрешности в результат поверки фазометра с разным восприятием такого вида искажений образцовым и поверяемым фазометрами.

Допустим, что фазоизмеритель ИФ представляет собой двухполупериодный триггерный фазометр (ДТФ), а поверяется по такому ИФ  днополупериодный триггерный фазометр (ОТФ).

Сдвиг точки перехода напряжения через нулевой уровень в общем виде можно определить как корень уравнения

                                                                  (1)

где Kqf = Uq/U₁ — коэффициент гармоник; j_q— фаза q-й гармоники.

Уравнение (1) для одной гармонической составляющей, т. е. K_f = K_qf, примет вид

Условие максимального сдвига точек перехода поверяемого ОТФ появляется из равенства

как видно, при  , где q=2K+1 при  K =0,1,2........ Подставив q в (1), получим

                                                                  (1,а)

Определим погрешность ДТФ (положив q = 2). УФС первой гармоники определяется из уравнения

                                                          (2)      

где K_2f = U₂/U₁— коэффициент гармоник при наличии второй гармоники.

УФС относительно точки π первой гармоники

                                                                   (3)

Решив (2) и (3), получим

Это уравнение может быть преобразовано и решено способом Феррари или Эйлера относительно sinwt Отсюда имеем

При малых зачениях  КГ сигналов ИФ выражение для вносимой в фазометр  погрешности имеет вид

                                                                         (4)

Очевидно, что разность между (1а) и (4) не будет равна 0. Так при K_qf=0,5%=K_2f  погрешости, рассчитаные по (1а) и (4), будут при j=45°будут соответственно равны 0,286° и 0,57°, а при K_qf= K_2f  =0 погрешности будут равны нулю. Таким образом, чтобы не было методической погрешности на фазоизмерителе, необходимо на его входы подавать сигналы с «нулевыми» искажениями. Но практически это сделать невозможно. Снизить КГ можно до 0,1%, что определяется возможностями современных серийных измерительных генераторов. При этом допустима вариация значений КГ в пределах от 0 до 0,1%. Тогда погрешность не превысит 0,06° , что уже можно считать несущественным.

Другой путь снижения погрешности от КГ — эта стабилизация КГ на определенном значении, т. е. использование фазовращателей с постоянным КГ. При этом в измерение вводится систематическая погрешность, определяемая по уравнению (1) и которая исключается в начале измерений при поверке с помощью вспомогательного фазовращателя. Дополнительной погрешности от КГ не будет, если Kq= const при изменении фазы от 0 до 360°.

Этот путь рационален при создании ИФ, так как оба канала выполнены одинаково, что обеспечивает равенство КГ в обоих каналах до десятых-сотых долей процента, например 0,89 и 0,88% для каналов ИФ типа Ф1-1.

Возможно методическое устранение погрешности от КГ, если вначале измерить фазу, а затем, изменив входы фазометра, вновь измерить фазу. Полученные отсчеты j₁и j₂ складывают и делят пополам.

Истинное значение при определится как